主要内容

抽取器/内插器的多级设计

这个例子展示了如何设计多级抽取器和插值器。榜样高效窄带FIR滤波器设计演示如何将IFIR和多级方法应用于低通滤波器的单速率设计。这些技术可以推广到多级抽取器和/或内插器的设计。IFIR方法产生两级抽取器/内插器。对于多阶段方法,阶段的数量可以自动优化或手动控制。

降低信号的采样率

抽取器用于降低信号的采样率,同时按比例降低带宽。例如,要将采样率从48 MHz降低到1 MHz,系数为48,以下是将相应降低带宽的低通滤波器的典型规范。

Fs=48e6;TW=100e3;Astop=80;%最小阻带衰减M=48;%抽取因子

给出了这些规范的简单多级设计

multidecim=设计多级抽取器(M、Fs、TW、Astop);

多级滤波器分析

要分析结果设计,可以使用几个功能

信息(多分贝)%提供有关多级过滤器的一些信息成本(多分米)%确定实施成本fvtool(多分贝)%可视化整体幅度响应、群延迟等
ans='离散时间滤波器级联------------------级数:5级1:dsp.FIRDecimator--------离散时间FIR多速率滤波器(实)-------------------------------------滤波器结构:直接形式FIR多相抽取器抽取因子:2多相长度:4滤波器长度:7稳定:是线性相位:是(类型1)算法:双级2:dsp.FIRDecimator------离散时间FIR多速率滤波器(实)-------------------------------------滤波器结构:直接形式FIR多相抽取器抽取因子:2多相长度:4滤波器长度:7稳定:是线性相位:是(类型1)算法:双级3:dsp.FIRDecimator------离散时间FIR多速率滤波器(实)-------------------------------------滤波器结构:直接形式FIR多相抽取器抽取因子:2多相长度:6滤波器长度:11稳定:是线性相位:是(类型1)算法:双级4:dsp.FIRDecimator------离散时间FIR多速率滤波器(实)---------------------------------------滤波器结构:直接形式FIR多相抽取器抽取因子:3多相长度:11滤波器长度:33稳定:是线性相位:是(类型1)算法:双级5:dsp.FIRDecimator------离散时间FIR多速率滤波器(实)-------------------------------------滤波器结构:直接形式FIR多相抽取器抽取因子:2多相长度:48滤波器长度:95稳定:是线性相位:是(类型1)算术:double'ans=struct,带字段:NumCoefficients:89个NumStates:146个乘法sperinputsample:6.6042 AdditionsPerInputSample:5.6667

与单级抽取器的比较

就每个输入样本的乘法和滤波器系数的总数而言,多级设计是有效的。与单级设计相比。

单级抽取器=设计多级抽取器(M、Fs、TW、Astop、,“NumStages”,1);成本(单位分米)%确定实施成本fvtool(多精度、单精度)图例(“多阶段”,“单阶段”)
ans=带字段的结构:NumCoefficients:2361个NumStates:2400个乘法SperInputSample:49.1875 AdditionsPerInputSample:49.1667

控制阶段的数量

默认情况下,会自动确定阶段数,以最小化实施成本。可以手动将阶段数设置为1和抽取因子中的素因子数之间的任何数字。仅仅增加到两个阶段就会产生显著的差异。

twostagedecim=设计多级抽取器(M、Fs、TW、Astop、,“NumStages”,2); 成本(两阶段CIM)
ans=带字段的结构:NumCoefficients:218个NumStates:265个乘法SPERINPUTSAMPLE:9.2500 AdditionsPerInputSample:9.1667

最小化系数个数

默认情况下,设计会最小化每个输入样本的乘法。也可以最小化系数的数量。

mincoefdecim=设计多级抽取器(M、Fs、TW、Astop、,...“mintotalcoffs”,对);成本(分钟)
ans=带字段的结构:NumCoefficients:87个NumStates:147个乘法SperInputSample:6.8125 AdditionsPerInputSample:6

与…相比多分贝,系数的数量较低,但每个输入样本的乘法数量较高。

确定成本的估算与设计

默认情况下,使用每个阶段所需系数数量的估计值确定最佳多级配置。一种较慢但更精确的方法,设计所有候选滤波器,并确定系数的实际数量,以便找到最佳解决方案。

最佳抽取器=设计多级抽取器(M、Fs、TW、Astop、,...“成本法”,“设计”); 成本(最优决策)fvtool(多重决策,最优决策)
ans=带字段的结构:NumCoefficients:87个NumStates:146个乘法PRinputSample:6.5625 AdditionsPRinputSample:5.6667

多级内插器的设计

在设计多级内插器时,类似的节省也是可能的。与所有插值器一样,整体设计的增益等于插值因子。

multiinterp=设计的MultiGeInterpolator(8);fvtool(multiinterp)

总结

在实现抽取器/内插器时,使用多级技术可以显著节省计算量。